EP3833942A1 - Spulenvorrichtung eines schwingungssensors oder schwingungserregers und messaufnehmer bzw. messgerät - Google Patents

Spulenvorrichtung eines schwingungssensors oder schwingungserregers und messaufnehmer bzw. messgerät

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EP3833942A1
EP3833942A1 EP19748815.8A EP19748815A EP3833942A1 EP 3833942 A1 EP3833942 A1 EP 3833942A1 EP 19748815 A EP19748815 A EP 19748815A EP 3833942 A1 EP3833942 A1 EP 3833942A1
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EP
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coil
measuring
circuit board
sensor
contacting
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EP19748815.8A
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Benjamin Schwenter
Claude HOLLINGER
Marc Werner
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Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Publication date
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    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers

Definitions

  • the invention relates to a coil device of a vibration sensor or vibration exciter of a measuring sensor or a measuring device for measuring a density or
  • DE102015120087A1 describes a measuring device with a coil device which has two contacting elements for connecting an electronic measuring / operating circuit of the measuring device by means of electrical lines. This has the disadvantage, for example, that when the coil device is fastened and the electrical lines are guided in sections on the measuring tube, at least one electrical line is capable of oscillating via the coil device
  • Line break increased. Different line lengths can also be undesirable.
  • the object of the invention is therefore a coil device, a sensor and a
  • the object is achieved with a coil device according to claim 1, a sensor according to claim 9 and a measuring device according to claim 15.
  • a coil device of a vibration sensor or vibration exciter of a measuring sensor or a measuring device for measuring a density or a
  • Mass flow of a medium flowing through at least one measuring tube of the measuring sensor or measuring device comprises:
  • a circuit board with at least one circuit board layer, each circuit board layer having a first side surface and a second side surface plane-parallel to the first side surface, at least one coil set up for detecting or generating a time-varying magnetic field, the coil at least in sections by means of an electrically conductive
  • Conductor path is formed, the coil on the first side surface and / or second
  • the at least one coil has a first coil end and a second coil end, wherein the coil device has four contacting elements, a first pair
  • Contacting elements with the first coil end electrically via a first connection is connected, and wherein a second pair of contacting elements is electrically connected to the second coil end via a second connection, the printed circuit board having a cutting plane running perpendicular to the side surfaces, the cutting plane each assigning a first side and a second side to the side surfaces, in each case a contacting element of a pair of contacting elements is arranged on the first side, and wherein in each case one contacting element of a pair of contacting elements is arranged on the second side, the coil device being connected to an electronic measuring device by means of at least one contacting element of the first pair and the second pair via electrical lines. / Operation circuit of the Coriolis measuring device can be connected.
  • the printed circuit board has a plurality of printed circuit board layers, which
  • Printed circuit board layers are stacked and connected to adjacent printed circuit board layers via side surfaces.
  • the contacting elements are arranged either on at least one first side surface or on at least one second side surface.
  • the contacting elements are arranged symmetrically with respect to the cutting plane.
  • the printed circuit board has a number of A_total printed circuit board layers, wherein A_total is greater than 1, the printed circuit board having at least one indentation, which indentation is formed by at least one notch of an associated connected group of printed circuit board layers, a number of the associated printed circuit board layers is smaller than A_total, with a contacting element belonging to an indentation on a
  • Contacting circuit board layer is arranged, which contacting circuit board layer adjoins the corresponding group, the contacting element being a bottom of the
  • the indentation can be at least partially filled by means of an electrically conductive compound which is set up to hold an electrical line on the contacting element and to improve an electrical contact between the electrical line and the contacting element.
  • a plurality of circuit board layers each have a coil, each with a first coil end and a second coil end, the coils being connected in series and / or parallel to one another, the coils of different circuit board layers being applied between the first via and the electrical voltage generate second interconstructive interfering magnetic fields.
  • the sensitivity of the coil device to a change in the magnetic field in the area of the coil device can be increased, and stronger magnetic fields can be generated.
  • first coil ends are connected by means of a first via
  • second coil ends are connected by means of a second via.
  • adjacent coils are connected by means of one of their coil ends, one end of each of the outer coils being connected to a contacting element.
  • At least two vibration sensors which are set up to detect the deflection of the vibrations of at least one measuring tube; where at least one vibration exciter and the vibration sensors each one
  • the coil devices of the vibration sensors are attached to the carrier body.
  • a cross-sectional plane divides the at least one measuring tube into an inlet-side section and an outlet-side section, an inlet-side coil device and an outlet-side coil arrangement being arranged with mirror symmetry with respect to the cross-sectional plane with regard to the contacting elements.
  • the measuring sensor has two collectors, a first collector on an upstream side of the measuring sensor being set up to receive a medium flowing into the measuring sensor from a pipeline and to lead it to the inlet of the at least one measuring tube, a second collector being set up for this is to take up the medium emerging from the outlet of the at least one measuring tube and to lead it into the pipeline.
  • the measuring sensor has two process connections, in particular flanges, which are set up to connect the measuring sensor to a pipeline.
  • a difference in an electrical direct voltage resistance of the coil devices of different vibration sensors is less than 3% and in particular less than 2% and preferably less than 1% of an average value of the electrical
  • a measuring device comprises a measuring sensor according to the invention; an electronic measuring / operating circuit, the electronic measuring / operating circuit being set up to operate the vibration sensors and the vibration exciter and being connected to these by means of electrical connections, wherein the at least one electrical connection is led to the electronic measuring / operating circuit by means of a cable guide, the electronic measuring / operating circuit being further configured to determine and provide flow measurement values and / or density measured values, the measuring device in particular an electronics housing for housing the electronic Has measuring / operating circuit.
  • FIG. 1 outlines a measuring device 200 with a measuring sensor 100.
  • Measuring tube of the measuring device or sensor Measuring tube of the measuring device or sensor.
  • the measuring device 200 outlines a measuring device 200 with a measuring sensor 100, the measuring sensor having two measuring tubes 110, which are held by a carrier body 120 of the measuring sensor.
  • the measuring tubes open into a first collector 131 on the inlet side and into a second collector 132 on the outlet side, the collectors 130 being set up to receive a medium flowing into the measuring sensor from a pipeline (not shown) and to distribute it evenly over the measuring tubes. Accordingly, the second collector is set up to take up the medium flowing out of the measuring tubes and to transfer them into the pipeline.
  • the sensor is connected to the pipeline via process connections 140, in particular flanges.
  • the measuring sensor has a vibration exciter 11 which is set up to excite the measuring tubes to vibrate.
  • the measuring sensor additionally has two vibration sensors 10, which are set up to detect the vibrations of the measuring tubes.
  • the person skilled in the art is not limited to the numbers of measuring tubes, vibration exciters and vibration sensors mentioned here. The embodiment shown here is exemplary in these aspects.
  • the measuring device has an electronic measuring / operating circuit 210, which is set up to operate the vibration exciter and the vibration sensors, and to calculate and output mass flow and / or density measured values of the medium.
  • the electronic measuring / operating circuit is connected by means of electrical connections 220 to the vibration sensors and the vibration exciter.
  • the measuring device has an electronics housing 230 in which the electronic measuring / operating circuit is arranged. To determine the Mass flow rate, the measuring device uses the Coriolis effect of the medium flowing through the measuring tubes, the flow characteristically influencing the measuring tube vibrations.
  • FIG. 2 shows a plan view of a coil device 1 according to the invention with a printed circuit board 2, which has a plurality of printed circuit board layers 3, each with a first side surface 3.1 and a second side surface 3.2.
  • a coil 4 with a first coil end 4.1 and a second coil end 4.2 is applied in the form of an electrically conductive interconnect 4.3, as shown here, to a first side surface 3.1.
  • the coil device has four contacting elements 5, which form a first pair of contacting elements 5.1 and a second pair of contacting elements 5.2.
  • the first pair of contacting elements is connected to the first coil end 4.1 by means of a first connection 8.1
  • the second pair of contacting elements is connected to the second coil end 4.2 by means of a second connection 8.2.
  • Section plane SE a first side S1 and a second side S2 arranged so that electrical connections to the electronic measuring / operating circuit can be connected to the coil device on one side, that is to say either via the first side or via the second side. In this way, the electrical connections can be routed securely, so that line breaks and different cable lengths can be avoided.
  • a circuit board 3 can have a plurality of circuit board layers, a plurality of circuit board layers each having a coil.
  • Printed circuit board layers are connected via plated-through holes 7.1, 7.2, so that the coils of different printed circuit board layers generate constructively interfering magnetic fields when an electrical voltage is applied between the plated-through holes.
  • a first via 7.1 can have first coil ends 4.1 and a second
  • Plating 7.2 Connect the second coil ends 4.2 of different coils to each other. This corresponds to a parallel connection of different coils.
  • adjacent coils can be connected to one another via adjacent coil ends, a first coil end of an outer coil being connected to the first connection 8.1, and a second coil end of a further outer coil being connected to the second connection 8.2, and adjacent coil ends by means of a plated-through hole are connected. This would correspond to a series connection of different coils.
  • the contacting elements can be arranged in indentations 6 which, for example, as shown here in side view 1 SA1, are formed by notches 6.1 of a coherent group 3.3 of printed circuit boards.
  • the cohesive group forming an indentation can be different for different contacting elements.
  • a circuit board can also have a smaller dimension than at least one adjacent circuit board, so that a contacting element is not covered by the circuit board with smaller dimensions.
  • FIG. 3 outlines a side view of a measuring tube 110 of a measuring device with two
  • Vibration sensors 10 each comprise a coil device 1 according to the invention from a side view SA2, see FIG. 2, wherein the vibration sensors are each connected to the measuring tube 110 by means of a holder H and are set up for the latter
  • Coil devices are mechanically connected to the carrier body 120 by means of a holder H, as shown in the outlet-side section AA.
  • a cross-sectional plane QE divides the at least one measuring tube into the inlet-side section EA and the outlet-side section AA.
  • electrical connections 220 can be connected to a side of the coil device facing the measuring tube by the arrangement of contacting elements according to the invention.
  • a connection of an electrical line to a side of the coil device facing away from the measuring tube, as shown in the dashed line, is therefore not necessary.
  • Magnetic devices 9 which, as sketched here, are mounted on a second measuring tube covered by the measuring tube shown and are set up for this purpose, whose oscillating movements follow, interact in measuring operation with the associated coil devices via electromagnetic fields. With opposite measuring tube vibrations, vibrations can thus be detected by means of electrical voltages induced in the coil.
  • connections are performed along the support body. In this case, the
  • the measuring sensor can, for example, have only one measuring tube, a magnetic device of a respective sensor being attached, for example, to the measuring tube, and the associated coil device to the carrier body or vice versa, or more than two
  • the at least one measuring tube can have at least one bend or can also run in a straight line.
  • the applicability of the coil device is independent of a measuring tube geometry. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung (1) eines Schwingungssensors (10) oder Schwingungserregers (11) eines Messaufnehmers (100) oder eines Messgeräts (200) zur Messung einer Dichte oder eines Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums umfassend: Eine Leiterplatte (2), mindestens eine Spule (4) eingerichtet zum Erfassen oder Erzeugen eines zeitlich variierenden Magnetfelds, wobei die mindestens eine Spule ein erstes Spulenende (4.1) und ein zweites Spulenende (4.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenvorrichtung vier Kontaktierungselemente (5) aufweist, wobei die Leiterplatte eine senkrecht zu den Seitenflächen verlaufende Schnittebene (SE) aufweist, wobei die Schnittebene den Seitenflächen jeweils eine erste Seite (S1) und eine zweite Seite (S2) zuweist, wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der ersten Seite angeordnet ist, und wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der zweiten Seite angeordnet ist.

Description

Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers und
Messaufnehmer bzw. Messgerät
Die Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers eines Messaufnehmers oder eines Messgeräts zur Messung einer Dichte oder eines
Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums, sowie einen solchen Messaufnehmer bzw. ein solches Messgerät.
Die DE102015120087A1 beschreibt ein Messgerät mit einer Spulenvorrichtung, welche zwei Kontaktierungselemente zum Anschließen einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung des Messgeräts mittels elektrischer Leitungen aufweist. Dies hat beispielsweise den Nachteil, dass bei Befestigung der Spulenvorrichtung und abschnittsweiser Führung der elektrischen Leitungen am Messrohr zumindest eine elektrische Leitung schwingfähig über die Spulenvorrichtung zum
Kontaktierungselement geführt werden muss. Dadurch ist beispielsweise ein Risiko eines
Leitungsbruchs erhöht. Auch können unterschiedliche Leitungslängen unerwünscht sein.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spulenvorrichtung, einen Messaufnehmer und ein
Messgerät vorzuschlagen, so dass elektrische Leitungen zum Anschließen der Spulenvorrichtung an eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung besser geführt werden können und/oder das Risiko eines Kabelbruchs verringert ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Spulenvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einem Messaufnehmer gemäß Anspruch 9 und einem Messgerät gemäß Anspruch 15.
Eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers eines Messaufnehmers oder eines Messgeräts zur Messung einer Dichte oder eines
Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums umfasst:
Eine Leiterplatte mit mindestens einer Leiterplattenschicht, wobei jede Leiterplattenschicht eine erste Seitenfläche und zur ersten Seitenfläche planparallele zweite Seitenfläche aufweist, mindestens eine Spule eingerichtet zum Erfassen oder Erzeugen eines zeitlich variierenden Magnetfelds, wobei die Spule zumindest abschnittsweise mittels einer elektrisch leitfähigen
Leiterbahn ausgebildet ist, wobei die Spule auf der ersten Seitenfläche und/oder zweiten
Seitenfläche einer Leiterplattenschicht angeordnet ist, wobei die mindestens eine Spule ein erstes Spulenende und ein zweites Spulenende aufweist, wobei die Spulenvorrichtung vier Kontaktierungselemente aufweist, wobei ein erstes Paar
Kontaktierungselemente mit dem ersten Spulenende über einen ersten Anschluss elektrisch verbunden ist, und wobei ein zweites Paar Kontaktierungselemente mit dem zweiten Spulenende über einen zweiten Anschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Leiterplatte eine senkrecht zu den Seitenflächen verlaufende Schnittebene aufweist, wobei die Schnittebene den Seitenflächen jeweils eine erste Seite und eine zweite Seite zuweist, wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der ersten Seite angeordnet ist, und wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung mittels jeweils mindestens einem Kontaktierungselement des ersten Paars und des zweiten Paars über elektrische Leitungen an eine elektronische Mess- /Betriebsschaltung des Coriolis-Messgeräts anschließbar ist.
In einer Ausgestaltung weist die Leiterplatte mehrere Leiterplattenschichten auf, welche
Leiterplattenschichten gestapelt und über Seitenflächen mit benachbarten Leiterplattenschichten verbunden sind.
In einer Ausgestaltung sind die Kontaktierungselemente entweder auf mindestens einer ersten Seitenfläche oder auf mindestens einer zweiten Seitenfläche angeordnet.
Somit sind alle Kontaktierungselemente von einer Aufsicht aus sichtbar.
In einer Ausgestaltung sind die Kontaktierungselemente bezüglich der Schnittebene symmetrisch angeordnet.
In einer Ausgestaltung weist die Leiterplatte eine Anzahl A_Gesamt Leiterplattenschichten auf, wobei A_Gesamt größer 1 ist, wobei die Leiterplatte mindestens eine Einbuchtung aufweist, welche Einbuchtung durch mindestens eine Einkerbung einer zugehörigen zusammenhängenden Gruppe von Leiterplattenschichten ausgebildet ist, wobei eine Anzahl der zur zugehörigen Gruppe gehörenden Leiterplattenschichten kleiner als A_Gesamt ist, wobei ein zu einer Einbuchtung gehörendes Kontaktierungselement auf einer
Kontaktierungsleiterplattenschicht angeordnet ist, welche Kontaktierungsleiterplattenschicht an die eine entsprechende Gruppe angrenzt, wobei das Kontaktierungselement einen Boden der
Einbuchtung zumindest teilweise ausbildet, wobei die das Kontaktierungselement tragende Leiterplatte zumindest im Bereich des
Kontaktierungselements nicht durch eine benachbarte Leiterplatte bedeckt ist. Beispielsweise kann die Einbuchtung zumindest teilweise mittels einer elektrisch leitfähigen Masse gefüllt sein, welche dazu eingerichtet ist, eine elektrische Leitung auf dem Kontaktierungselement zu halten und einen elektrischen Kontakt zwischen elektrischer Leitung und Kontaktierungselement zu verbessern.
In einer Ausgestaltung weist eine Mehrzahl Leiterplattenschichten jeweils eine Spule mit jeweils einem ersten Spulenende und jeweils einem zweiten Spulenende auf, wobei die Spulen seriell und/oder parallel zueinander verschaltet sind, wobei die Spulen verschiedener Leiterplattenschichten bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Durchkontaktierung und der zweiten Durchkontaktierung konstruktiv interferierende Magnetfelder erzeugen.
Durch Zusammenschalten mehrerer Spulen lässt sich eine Empfindlichkeit der Spulenvorrichtung gegenüber einer Magnetfeldänderung im Bereich der Spulenvorrichtung erhöhen, sowie stärkere Magnetfelder erzeugen.
In einer Ausgestaltung sind die ersten Spulenenden mittels einer ersten Durchkontaktierung verbunden, und wobei die zweiten Spulenenden mittels einer zweiten Durchkontaktierung verbunden sind.
In einer Ausgestaltung sind benachbarte Spulen mittels jeweils einem ihrer Spulenenden verbunden, wobei jeweils ein Ende von äußeren Spulen mit jeweils einem Kontaktierungselement verbunden ist.
Ein erfindungsgemäßer Messaufnehmer eines Messgeräts zum Erfassen eines Massedurchflusses oder einer Dichte eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers strömenden Mediums, umfasst: das mindestens eine Messrohr mit einem Einlauf und einem Auslauf, welches dazu eingerichtet ist, das Medium zwischen Einlauf und Auslauf zu führen; mindestens einen Schwingungserreger, welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine
Messrohr zu Schwingungen anzuregen; mindestens zwei Schwingungssensoren, welche dazu eingerichtet sind, die Auslenkung der Schwingungen mindestens eines Messrohrs zu erfassen; wobei mindestens ein Schwingungserreger sowie die Schwingungssensoren jeweils eine
Spulenvorrichtung mit jeweils mindestens einer Spule, sowie jeweils eine Magnetvorrichtung aufweisen, wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung relativ zueinander bewegbar sind, und wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung eines Schwingungserregers bzw. Schwingungssensors mittels magnetischer Felder miteinander wechselwirken, wobei der Messaufnehmer einen Trägerkörper aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, dass Messrohr zu halten, wobei die Schwingungssensoren des Messaufnehmers jeweils eine erfindungsgemäße
Spulenvorrichtung umfassen.
In einer Ausgestaltung sind die Spulenvorrichtungen der Schwingungssensoren am Trägerkörper befestigt sind.
In einer Ausgestaltung teilt eine Querschnittsebene das mindestens eine Messrohr in einen einlaufseitigen Abschnitt und in einen auslaufseitigen Abschnitt auf, wobei eine einlaufseitige Spulenvorrichtung und eine auslaufseitige Spulenanordnung im Hinblick auf die Kontaktierungselemente spiegelsymmetrisch bezüglich der Querschnittsebene angeordnet sind.
In einer Ausgestaltung weist der Messaufnehmer zwei Sammler auf, wobei ein erster Sammler auf einer stromaufwärtsgerichteten Seite des Messaufnehmers dazu eingerichtet ist, ein aus einer Rohrleitung in den Messaufnehmer einströmendes Medium aufzunehmen und zum Einlauf des mindestens einen Messrohrs zu führen, wobei ein zweiter Sammler dazu eingerichtet ist, das aus dem Auslauf des mindestens einen Messrohrs austretende Medium aufzunehmen und in die Rohrleitung zu führen. In einer Ausgestaltung weist der Messaufnehmer zwei Prozessanschlüsse, insbesondere Flansche auf, welche dazu eingerichtet sind, den Messaufnehmer mit einer Rohrleitung zu verbinden.
In einer Ausgestaltung ist eine Differenz eines elektrischen Gleichspannungswiderstands der Spulenvorrichtungen unterschiedlicher Schwingungssensoren geringer als 3% und insbesondere geringer als 2% und bevorzugt geringer als 1 % eines Mittelwerts der elektrischen
Gleichspannungswiderstände der Spulenvorrichtungen ist.
Ein erfindungsgemäßes Messgerät umfasst einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, die Schwingungssensoren und den Schwingungserreger zu betreiben, und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die mindestens eine elektrische Verbindung mittels einer Kabelführung zur elektronischen Mess-/Betriebsschaltung geführt ist, wobei die elektronische Mess-/E3etriebsschaltung weiter dazu eingerichtet ist, Durchflussmesswerte und/oder Dichtemesswerte zu ermitteln und bereitzustellen, wobei das Messgerät insbesondere ein Elektronikgehäuse zum Behausen der elektronischen Mess- /Betriebsschaltung aufweist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Fig. 1 skizziert ein Messgerät 200 mit einem Messaufnehmer 100.
Fig. 2 skizziert eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1.
Fig. 3 skizziert die Anordnung zweier erfindungsgemäßer Spulenvorrichtungen bzgl. eines
Messrohrs des Messgeräts bzw. Messaufnehmers.
Fig. 1 skizziert ein Messgerät 200 mit einem Messaufnehmer 100, wobei der Messaufnehmer zwei Messrohre 1 10 aufweist, welche durch einen Trägerkörper 120 des Messaufnehmers gehalten sind. Die Messrohre münden einlaufseitig in einen ersten Sammler 131 und auslaufseitig in einen zweiten Sammler 132, wobei die Sammler 130 dazu eingerichtet sind, ein von einer Rohrleitung (nicht dargestellt) in den Messaufnehmer einströmendes Medium aufzunehmen und gleichmäßig auf die Messrohre zu verteilen. Entsprechend ist der zweite Sammler dazu eingerichtet, das aus den Messrohren herausströmende Medium aufzunehmen und in die Rohrleitung zu überführen. Der Messaufnehmer ist dabei über Prozessanschlüsse 140, insbesondere Flansche an die Rohrleitung angeschlossen. Der Messaufnehmer weist einen Schwingungserreger 11 auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohre zum Schwingen anzuregen. Der Messaufnehmer weist zusätzlich zwei Schwingungssensoren 10 auf, welche dazu eingerichtet sind, die Schwingungen der Messrohre zu erfassen. Der Fachmann ist dabei nicht auf die hier genannten Anzahlen von Messrohren, Schwingungserregern und Schwingungssensoren beschränkt. Die hier gezeigte Ausführung ist in diesen Aspekten beispielhaft.
Das Messgerät weist eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 210 auf, welche dazu eingerichtet ist, den Schwingungserreger sowie die Schwingungssensoren zu betreiben, und Massedurchfluss- und/oder Dichtemesswerte des Mediums zu berechnen und auszugeben. Die elektronische Mess- /Betriebsschaltung ist dabei mittels elektrischer Verbindungen 220 mit den Schwingungssensoren sowie dem Schwingungserreger verbunden. Das Messgerät weist ein Elektronikgehäuse 230 auf, in welchem die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeordnet ist. Zur Bestimmung des Massedurchflusses nutzt das Messgerät den Coriolis-Effekt des durch die Messrohre strömenden Mediums, wobei die Strömung die Messrohrschwingungen charakteristisch beeinflusst.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1 mit einer Leiterplatte 2, welche mehrere Leiterplattenschichten 3 mit jeweils einer ersten Seitenfläche 3.1 und einer zweiten Seitenfläche 3.2 aufweist. Eine Spule 4 mit einem ersten Spulenende 4.1 und einem zweiten Spulenende 4.2 ist in Form einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn 4.3 wie hier dargestellt auf eine erste Seitenfläche 3.1 aufgebracht. Die Spulenvorrichtung weist vier Kontaktierungselemente 5 auf, welche ein erstes Paar Kontaktierungselemente 5.1 und ein zweite Paar Kontaktierungselemente 5.2 bilden. Das erste Paar Kontaktierungselemente ist dabei mittels eines ersten Anschlusses 8.1 mit dem ersten Spulenende 4.1 verbunden, und das zweite Paar Kontaktierungselemente ist dabei mittels eines zweiten Anschlusses 8.2 mit dem zweiten Spulenende 4.2 verbunden. Die
Kontaktierungselemente eines Paars sind dabei jeweils auf verschiedenen Seiten einer
Schnittebene SE, einer ersten Seite S1 und einer zweiten Seite S2 angeordnet, so dass elektrische Verbindungen zur elektronischen Mess-/Betriebsschaltung einseitig, also entweder über die erste Seite oder über die zweite Seite an die Spulenvorrichtung anschließbar sind. Auf diese Art und Weise kann eine Führung der elektrischen Verbindungen sicher eingerichtet werden, so dass Leitungsbrüche und unterschiedliche Kabellängen vermieden werden können.
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann eine Leiterplatte 3 mehrere Leiterplattenschichten aufweisen, wobei mehrere Leiterplattenschichten jeweils eine Spule aufweisen. Die Spulen mehrerer
Leiterplattenschichten sind dabei über Durchkontaktierungen 7.1 , 7.2 verbunden, so dass die Spulen verschiedener Leiterplattenschichten bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Durchkontaktierungen konstruktiv interferierende Magnetfelder erzeugen. Beispielsweise wie hier dargestellt, kann eine erste Durchkontaktierung 7.1 erste Spulenenden 4.1 und eine zweite
Durchkontaktierung 7.2 zweite Spulendenden 4.2 verschiedener Spulen miteinander verbinden. Dies entspricht einer Parallelschaltung verschiedener Spulen.
Alternativ können benachbarte Spulen über benachbarte Spulenenden miteinander verbunden sein, wobei ein erstes Spulenende einer äußeren Spule mit dem ersten Anschluss 8.1 verbunden ist, und wobei ein zweites Spulenende einer weiteren äußeren Spule mit dem zweiten Anschluss 8.2 verbunden ist, und wobei benachbarte Spulenenden mittels einer Durchkontaktierung verbunden sind. Dies entspräche einer Serienschaltung verschiedener Spulen.
Die Kontaktierungselemente können in Einbuchtungen 6 angeordnet sein, welche beispielsweise wie hier in der Seitenansicht 1 SA1 gezeigt durch Einkerbungen 6.1 einer zusammenhängenden Gruppe 3.3 von Leiterplatten ausgebildet ist. Die eine Einbuchtung bildende zusammenhängende Gruppe kann bei verschiedenen Kontaktierungselementen verschieden sein. Nicht
notwendigerweise alle Kontaktierungselemente sind auf einer Leiterplatte angeordnet. Anstatt einer Einkerbung 6.1 kann eine Leiterplatte auch eine geringere Abmessung wie zumindest eine benachbarte Leiterplatte aufweisen, so dass ein Kontaktierungselement nicht durch die Leiterplatte mit geringeren Abmessungen bedeckt wird.
Fig. 3 skizziert eine Seitenansicht auf ein Messrohr 1 10 eines Messgeräts mit zwei
Schwingungssensoren 10 umfassend jeweils eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1 aus einer Seitenansicht SA2, siehe Fig. 2, wobei die Schwingungssensoren jeweils mittels einer Halterung H mit dem Messrohr 110 verbunden sind und dazu eingerichtet sind, dessen
Schwingungsbewegungen zu folgen, wie im einlaufseitigen Abschnitt EA gezeigt, oder die
Spulenvorrichtungen sind mit dem Trägerkörper 120 mittels jeweils einer Halterung H mechanisch verbunden, wie im auslaufseitigen Abschnitt AA gezeigt. Eine Querschnittsebene QE unterteilt das mindestens eine Messrohr in den einlaufseitigen Abschnitt EA sowie denauslaufseitigen Abschnitt AA. Bei am Messrohr angeordneten Spulenvorrichtungen können durch die erfindungsgemäße Anordnung von Kontaktierungselementen elektrische Verbindungen 220 an einer dem Messrohr zugewandten Seite der Spulenvorrichtung angebunden werden. Auf eine wie im Stand der Technik nötige Anbindung einer elektrischen Leitung an einer dem Messrohr abgewandten Seite der Spulenvorrichtung, siehe gestrichelte Linie, kann somit verzichtet werden. Durch das Vermeiden von schwingfähigen Bögen der elektrischen Verbindung wird beispielsweise das Risiko eines Bruchs des Kontakts zwischen elektrischer Verbindung und Kontaktelement vermieden. Magnetvorrichtungen 9, welche wie hier skizziert an einem durch das gezeigte Messrohr verdeckten zweiten Messrohr montiert sind und dazu eingerichtet sind, dessen Schwingungsbewegungen folgen, wechselwirken im Messbetrieb mit den zugehörigen Spulenvorrichtungen über elektromagnetische Felder. Bei entgegengesetzten Messrohrschwingungen sind somit Schwingungen mittels in der Spule induzierte elektrische Spannungen erfassbar.
Falls die Spulenvorrichtungen am Trägerkörper befestigt sind, können die elektrischen
Verbindungen entlang des Trägerkörpers geführt werden. In diesem Fall ermöglicht die
erfindungsgemäße Anordnung von Kontaktierungselementen gleichlange elektrische Verbindungen und eine gleiche Führung der elektrischen Verbindungen.
Alternativ kann der Messaufnehmer beispielsweise nur ein Messrohr aufweisen, wobei eine Magnetvorrichtung eines jeweiligen Sensors beispielsweise am Messrohrbefestigt ist, und die zugehörige Spulenvorrichtung am Trägerkörper oder umgekehrt, oder auch mehr als zwei
Messrohre aufweisen. Der Fachmann wird die Spulenvorrichtungen entsprechend seiner
Bedürfnisse einrichten.
Das mindestens eine Messrohr kann wie hier dargestellt zumindest einen Bogen aufweisen oder auch geradlinig verlaufen. Die Anwendbarkeit der Spulenvorrichtung ist unabhängig von einer Messrohrgeometrie. Bezugszeichenliste
1 Spulenvorrichtung
2 Leiterplatte
3 Leiterplattenschicht
3.1 erste Seitenfläche
3.2 zweite Seitenfläche
3.3 zusammenhängende Gruppe
4 Spule
4.1 erstes Spulenende
4.2 zweites Spulenende
4.3 elektrisch leitfähige Leiterbahn
5 Kontaktierungselement
5.1 erstes Paar Kontaktierungselemente
5.2 zweites Paar Kontaktierungselemente 6 Einbuchtung
6.1 Einkerbung
7.1 erste Durchkontaktierung
7.2 zweite Durchkontaktierung
8.1 erster Anschluss
8.2 zweiter Anschluss
9 Magnetvorrichtung
10 Schwingungssensor
1 1 Schwingungserreger
100 Messaufnehmer 1 10 Messrohr
1 1 1 Einlauf
1 12 Auslauf
120 Trägerkörper
130 Sammler
131 erster Sammler
132 zweiter Sammler
140 Prozessanschluss
141 Flansch
200 Messgerät
210 elektronische Mess-Betriebsschaltung 220 elektrische Verbindung
230 Elektronikgehäuse
SE Schnittebene
S1 erste Seite
S2 zweite Seite
QE Querschnittsebene
EA einlaufseitiger Abschnitt
AA auslaufseitiger Abschnitt
H Halterung

Claims

Patentansprüche
1. Spulenvorrichtung (1 ) eines Schwingungssensors (10) oder Schwingungserregers (11 ) eines Messaufnehmers (100) oder eines Messgeräts (200) zur Messung einer Dichte oder eines
Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums umfassend:
Eine Leiterplatte (2) mit mindestens einer Leiterplattenschicht (3), wobei jede Leiterplattenschicht eine erste Seitenfläche (3.1 ) und zur ersten Seitenfläche planparallele zweite Seitenfläche (3.2) aufweist, mindestens eine Spule (4) eingerichtet zum Erfassen oder Erzeugen eines zeitlich variierenden Magnetfelds, wobei die Spule zumindest abschnittsweise mittels einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn (4.3) ausgebildet ist, wobei die Spule auf der ersten Seitenfläche und/oder zweiten Seitenfläche einer Leiterplattenschicht angeordnet ist, wobei die mindestens eine Spule jeweils ein erstes Spulenende (4.1 ) und jeweils ein zweites Spulenende (4.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenvorrichtung vier Kontaktierungselemente (5) aufweist, wobei ein erstes Paar Kontaktierungselemente (5.1 ) mit einem ersten Spulenende über einen ersten Anschluss elektrisch verbunden ist, und wobei ein zweites Paar Kontaktierungselemente (5.1 ) mit einem zweiten Spulenende über einen zweiten Anschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Leiterplatte eine senkrecht zu den Seitenflächen verlaufende Schnittebene (SE) aufweist, wobei die Schnittebene den Seitenflächen jeweils eine erste Seite (S 1 ) und eine zweite Seite (S2) zuweist, wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der ersten Seite angeordnet ist, und wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung mittels jeweils mindestens einem Kontaktierungselement des ersten Paars und des zweiten Paars an eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (77) des Messgeräts (200) anschließbar ist.
2. Spulenvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Leiterplatte mehrere Leiterplattenschichten aufweist, welche Leiterplattenschichten gestapelt und über Seitenflächen mit benachbarten Leiterplattenschichten verbunden sind.
3. Spulenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktierungselemente entweder auf mindestens einer ersten Seitenfläche oder auf mindestens einer zweiten Seitenfläche angeordnet sind.
4. Spulenvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Kontaktierungselemente bezüglich der Schnittebene symmetrisch angeordnet sind.
5. Spulenvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Leiterplatte eine Anzahl A_Gesamt Leiterplattenschichten aufweist, wobei A_Gesamt größer 1 ist, wobei die Leiterplatte mindestens eine Einbuchtung (6) aufweist, welche Einbuchtung beispielsweise durch mindestens eine Einkerbung (6.1 ) einer zugehörigen zusammenhängenden Gruppe (3.3) von Leiterplattenschichten ausgebildet ist, wobei eine Anzahl der zur zugehörigen Gruppe gehörenden Leiterplattenschichten kleiner als A_Gesamt ist, wobei ein zu einer Einbuchtung gehörendes Kontaktierungselement auf einer
Kontaktierungsleiterplattenschicht angeordnet ist, welche Kontaktierungsleiterplattenschicht an die eine entsprechende Gruppe angrenzt, wobei das Kontaktierungselement einen Boden der
Einbuchtung zumindest teilweise ausbildet, wobei eine das Kontaktierungselement tragende Leiterplatte zumindest im Bereich des
Kontaktierungselements nicht durch eine benachbarte Leiterplatte bedeckt ist.
6. Spulenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Mehrzahl Leiterplattenschichten (3) jeweils eine Spule mit jeweils einem ersten
Spulenende und jeweils einem zweiten Spulenende aufweisen, wobei die Spulen seriell und/oder parallel zueinander verschaltet sind, wobei die Spulen verschiedener Leiterplattenschichten bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen einer ersten Durchkontaktierung und einer zweiten Durchkontaktierung konstruktiv interferierende Magnetfelder erzeugen.
7. Spulenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die ersten Spulenenden mittels einer ersten Durchkontaktierung (7.1 ) verbunden sind, und wobei die zweiten Spulenenden mittels einer zweiten Durchkontaktierung (7.2) verbunden sind.
8. Spulenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei benachbarte Spulen mittels jeweils einem ihrer Spulenenden verbunden sind, wobei jeweils ein Ende von äußeren Spulen mit jeweils einem Kontaktierungselement verbunden ist.
9. Messaufnehmer (100) eines Messgeräts (200) zum Erfassen eines Massedurchflusses oder einer Dichte eines durch mindestens ein Messrohr (1 10) des Messaufnehmers strömenden Mediums, umfassend: das mindestens eine Messrohr mit einem Einlauf (1 11 ) und einem Auslauf (1 12), welches dazu eingerichtet ist, das Medium zwischen Einlauf und Auslauf zu führen; mindestens einen Schwingungserreger (10), welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Messrohr zu Schwingungen anzuregen; mindestens zwei Schwingungssensoren (11 ), welche dazu eingerichtet sind, die Auslenkung der Schwingungen mindestens eines Messrohrs zu erfassen; wobei mindestens ein Schwingungserreger sowie die Schwingungssensoren jeweils eine
Spulenvorrichtung mit jeweils mindestens einer Spule, sowie jeweils eine Magnetvorrichtung (8) aufweisen, wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung relativ zueinander bewegbar sind, und wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung eines Schwingungserregers bzw. Schwingungssensors dazu eingerichtet sind, mittels magnetischer Felder miteinander zu wechselwirken, wobei der Messaufnehmer einen Trägerkörper (120) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, dass Messrohr zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoren jeweils eine Spulenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweisen.
10. Messaufnehmer nach Anspruch 9, wobei die Spulenvorrichtungen (1 ) der Schwingungssensoren am Trägerkörper befestigt sind.
1 1 . Messaufnehmer nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Querschnittsebene (QE) das mindestens eine Messrohr in einen einlaufseitigen
Abschnitt (EA) und in einen auslaufseitigen Abschnitt (AA) aufteilt, wobei eine einlaufseitige Spulenvorrichtung und eine auslaufseitige Spulenanordnung im Hinblick auf die Kontaktierungselemente spiegelsymmetrisch bezüglich der Querschnittsebene angeordnet sind.
12. Messaufnehmer nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei der Messaufnehmer zwei Sammler (130) aufweist, wobei ein erster Sammler (131 ) auf einer stromaufwärtsgerichteten Seite des Messaufnehmers dazu eingerichtet ist, ein aus einer Rohrleitung in den Messaufnehmer einströmendes Medium aufzunehmen und zum Einlauf des mindestens einen Messrohrs zu führen, wobei ein zweiter Sammler (132) dazu eingerichtet ist, das aus dem Auslauf des mindestens einen Messrohrs austretende Medium aufzunehmen und in die Rohrleitung zu führen.
13. Messaufnehmer nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Messaufnehmer zwei Prozessanschlüsse (140), insbesondere Flansche (141 ) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, den Messaufnehmer mit einer Rohrleitung zu verbinden.
14. Messaufnehmer nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei eine Differenz eines elektrischen Gleichspannungswiderstands der Spulenvorrichtungen unterschiedlicher Schwingungssensoren geringer als 3% und insbesondere geringer als 2% und bevorzugt geringer als 1 % eines Mittelwerts der elektrischen Gleichspannungswiderstände der Spulenvorrichtungen ist.
15. Messgerät (200) umfassend:
Einen Messaufnehmer nach einem der Ansprüche 9 bis 14; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (210), wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, die Schwingungssensoren und den Schwingungserreger zu betreiben, und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die mindestens eine elektrische Verbindung (220) zur elektronischen Mess-/Betriebsschaltung geführt ist, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung weiter dazu eingerichtet ist, Durchflussmesswerte und/oder Dichtemesswerte zu ermitteln und bereitzustellen, wobei das Messgerät insbesondere ein Elektronikgehäuse (230) zum Behausen der elektronischen Mess-/Betriebsschaltung aufweist.
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